11.4. Анализ воздействия шума на человека и окружающую среду. Защита от шума

11.4.1. Характеристики шума

Шум — это звук, оказывающий неблагоприятное воздействие на здоровье и работоспособность человека.

Звук как физическое явление — это колебания упругой (обычно воздушной) среды в диапазоне слышимых частот от 20 до 20000 Гц. Звук характеризуется энергией или мощностью источника W, звуковым давлением Р, интенсивностью I и частотой f.

Частицы упругой среды, колеблясь относительно положения равновесия, создают в каждой точке звукового пространства переменное по времени давление. Разность между мгновенным значением этого давления и первоначальным давлением в невозмущенной среде называется звуковым давлением Р. Единица измерения — паскаль (Па).

Интенсивность звука I — это поток энергии, переносимый звуковой волной в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны I=W/S. Величина I также зависит от звукового давления Р и параметров среды: плотности , кг/м³; скорости распространения в ней звука с, м/с

I=Р²(∙с), Вт/м2

Действие шума зависит от его частоты f. Поскольку звуковой диапазон очень велик, то для удобства анализа и акустических расчетов используются следующие приемы: во-первых, весь звуковой диапазон разбивается на октавные полосы; во-вторых, в качестве реперной точки в каждой октаве принимается среднегеометрическая частота; в-третьих, принимается, что нижняя граничная частота первой октавы составляет 45 Гц.

Октавная полоса — это полоса частот, в которой верхняя граничная частота f_В равна удвоенной нижней частоте f_Н, т.е. f_В=2f_Н. Т.к. среднегеометрические частоты октавных полос составляют , то все расчеты ведутся на восьми частотах — 63, 125, 2508000 Гц.

Перечисленные характеристики являются физическими. Диапазон их изменения очень велик, поэтому они практически не используются для расчетов. В реальных условиях Р и I меняются от порога слышимости до болевого порога, соответственно, в 108 и 1016 раз. Это первое ограничение, второе состоит в характере восприятия звука.

Сила ощущения звука пропорциональна приращению его энергии. Указанные обстоятельства позволяют ввести удобную для расчетов логарифмическую величину — уровень шума L, измеряемый в децибелах дБ, который можно определить несколькими способами в зависимости от исходных данных как: уровень звукового давления, уровень интенсивности звука или уровень мощности.

Уровень интенсивности звука определяется по формуле:

L_I=10lg(I/I₀).

Уровень звукового давления определяется по формуле:

L_P=20lg(P/P₀).

Уровень мощности определяется по формуле:

L_W=10lg(W/W₀).

В этих формулах I₀, Р₀, W₀ — соответственно, интенсивность, давление и мощность звука на пороге слышимости на частоте 1000 Гц (I₀=10^-12 Вт/м2, P₀=210^-5 Па, W₀=10^-12 Вт).

Если в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, то складываются их интенсивности, но не уровни:

I_=I₁+I₂+...+I_N.

Суммарный уровень шума при этом составит

Для N одинаковых источников (L_i=const)

L_=10lgN+L_i